一氧化碳检测报警器示值误差检定结果的测量不确定度评定
一氧化碳检测报警器检定中常见故障分析
一氧化碳检测报警器检定中常见故障分析李拥军（安阳市质量技术监督检验测试中心，安阳455001）一氧化碳检测报警器用于非矿井作业环境中CO浓度不大于3000!mOI/mOI的测定和报警。
它采用电化学电极式原理、催化燃烧式原理和半导体气敏式原理对环境中CO浓度进行检测，仪器一般由传感器和二次仪表组成。
分为固定式、可移动式和便携式，测量范围（0~500，1000，2000）!mOI/mOI，下面以便携式一氧化碳检测报警器为例，对检定过程中遇到的问题进行分析。
便携式一氧化碳检测报警器工作原理：电化学传感器以扩散或泵吸方式工作。
它直接与环境气体中的一氧化碳反应，产生线性电信号。
印刷电路板由集成电路等电子元器件构成，从传感器获得的电压信号经过放大、A/D转换等处理后，在液晶屏上直接显示出所测气体浓度。
当检测气体的浓度达到预先没定的报警值时，蜂鸣器和发光二极管将发出报警信号。
在检定前，首先检查电池是否有电，用万用表测量电池两极间的电压，若明显小于标称电压，应更换电池，注意，不要在危险场所（如有毒气、易燃气体等），应在清洁环境下，更换电池。
具体步骤：将仪器电源关闭，拧下底盖上的两个螺丝，打开电池盖，看准电池极性，联接好电池扣，将电池放入，不要用力过猛将连接线扯断。
开机后，需放置几分钟或数十分钟使系统稳定。
常见故障及分析1对标定气体无反应原因：传感器失效。
处理方法：更换传感器。
1）将仪器电源关闭，打开仪器。
2）摘下显示电路板，取下旧传感器，注意不要折弯显示板上的插针。
3）先将新传感器装入传感器座，再将新传感器上的插针对好仪器上的插座，并可靠插牢，不可用导电性物体来按压插针，以免引起插针之间短路。
再将传感器放在适当位置上。
注意，传感器座应放入仪器外壳的对应位置。
4）装好仪器，确保显示电路板与面膜插针的连接良好。
5）传感器内含有硫酸溶液，在更换传感器操作时，注意不要将传感器搞坏。
如果万一操作不当，传感器内硫酸泄漏到皮肤上，应及时用凉水冲洗接触部位10min，然后就医。
一氧化碳检测报警器示值误差测量结果的不确定度评定
A A一氧化碳检测报警器示值误差测量结果的 不确定度评定，秦昀亮，宏 岩心 （陕西 西安 710018）摘 要 运用一氧化碳检测报警器，结合长庆油田的实际，利用测量不确定度评定的知识，通过建立数学模型、分析各输入量的 标准不确定度、合成标准不确定度及扩展不确定度，给出测量不确定度报告，以达到对一氧化碳检测报警器示值误差测量结果 的不确定度评定的目的。
关键词 一氧化碳检测报警器；示值误差；标准不确定度；不确定度评定Abstract According to the actual situation of Changqing Oilfield, the standard certainty, the resultant standard certainty and the ex - panded certainty of all the inputs of the alarm are analyzed by establishing mathematical model and using the knowledge of the mea - surement uncertainty evaluation, and the report on the measurement uncertainties is presented to evaluate the uncertainty of indication error measurement results of carbon monoxide detection alarm.Key words carbon monoxide detection alarm; indication error; standard uncertainty; uncertainty evaluation作为一种有效的安全防护手段， 一氧化碳气体 检测报警器在长庆油田全部油区范围内配备。
一氧化碳检测报警器示值误差检定结果的测量不确定度评定
一氧化碳检测报警器示值误差检定结果的测量不确定度评定1 适用范围适用于采用气体物质标准对一氧化碳检测报警器进行检定的示值误差测量结果不确定度评定与表达。
2 依据文件JJG 915—2008 一氧化碳检测报警器检定规程 JJF 1059—2007 测量不确定度评定与表示CX/19/2002 测量不确定度评定与表示实施细则 3 测量方法和数学模型一氧化碳检测报警器示值误差用直接测量法进行检定，即输入一氧化碳标准物质直接读出检测仪的示值，根据示值A 与标准值s A 即可得到示值误差检定结果Δe 。
Δe =100⨯-SSA A A %仪器检定测量结果不确定度的评定应该按照检定的实际结果进行，本文以检定规程规定的允许值进行分析评定。
评定结果是合格的检测仪示值误差检定结果测量不确定度的最大值。
在一氧化碳检测报警器的检定中，影响示值测量不确定度的因素有： ⑴ 计量标准器的不确定度， ⑵ 测量方法的不确定度， ⑶ 环境条件的影响， ⑷ 人员操作的影响， ⑸ 被检验仪器的变动性。
由于采用直接测量法进行检定，测量方法的不确定度可以不予考虑；在规程规定的环境条件下进行检定，⑶、⑷等对检定结果的影响可忽略不计，气流稳定性、人员操作的影响和被检定仪器的变动性体现在测量的重复性中。
因此检定结果的不确定度影响因素主要包括检定用标准气体引起的不确定度和测量变动性引起的不确定度。
4 分量标准不确定度4.1 计量标准器即气体标准物质的定值标准不确定度u 1一氧化碳气体一級标准物质定值不确定度为1 %，二級标准物质定值不确定度为2 %属正态分布，包含因子k =2。
标准气体的定值不确定度引起的标准不确定度为：一级标准物质u 1=2%1=0.5 % 二级标准物质u 1=2%2=1.0 %4.2 测量变动性引起的标准不确定度u 2测量变动性引起的不确定度由规程规定的重复测量的重复性限指标来评估。
规程规定测量的重复性限用6次测量的相对标准偏差(RSD )表示，相对误差由3次测量平均值得到，则测量变动性引起的标准不确定度：32RSD u =5 合成标准不确定度c u =6 扩展不确定度一氧化碳检测报警器示值误差检定是等精度直接测量，其测量结果接近正态分布，测量结果的扩展不确定度不必计算自由度后用U p 表示。
CO、CO2分析仪、测报仪检定装置操作规程
1编制依据依据JJG635—2011 一氧化碳、二氧化碳红外气体分析器检定规程JJG915—2008 一氧化碳检测报警器检定规程编制计量标准操作规程作业指导书2适用范围2.1适用一氧化碳、二氧化碳红外气体分析器、一氧化碳检测报警器的检定、操作及维护保养、意外情况的处理等。
2.2 检测项目及允许误差检测项目及允许误差依据检定规程要求。
3 计量标准或所用标准仪器设备4 检定系统CO、CO2分析仪、测报仪检定系统图依照量值溯源图进行。
5 检定前、后应注意事项的检查和记录内容5.1检测前应检查被检仪器是否具有名称、型号、制造厂名、出厂时间和仪器编号。
仪器及附件的所有紧固件应紧固良好，气体管路连接部位应连接良好，运动部件应平稳，活动自如；仪器的开关、旋钮及按键应能正常工作。
5.2检测前后应检查计量标准是否完好，工作状态是否正常。
开机前连接好样品气、稀释气，检查管路，调整压力，注意被检器电源电压有无特殊要求。
提前计算好检定所需的标准气体浓度及配气装置两路气体的流量，管路应充分吸附饱和后再进行检测。
被检器预热 30min以上，配气装置调零、管路清洗。
根据检定需要调节流量控制器，流量调整到检定所需的气体流量。
仪器检定完毕后，关电源、关气瓶压力阀。
6 与被检测仪器的连接、调试等要求仪器及附件的所有紧固件应紧固良好，连接件应连接良好，运动部件应平稳，活动自如；仪器的开关、旋钮及按键应能正常工作。
7 检定环境条件7.1 温度：0～40℃，相对湿度不大于85％。
7.2电源:电压为(220±22)V;频率为(50±1)Hz。
7.3仪器不得有强光直射，附近无强电磁场干扰，无强气流及腐蚀性气体。
8 检定程序8.1依据JJG635—2011 《一氧化碳、二氧化碳红外气体分析器》、JJG915—2008 《一氧化碳检测报警器》进行仪器的检定。
8.2 按照规程要求确定检定点、检定气体浓度，调整配气装置样品气、稀释流量，调整流量控制器流量。
一氧化碳报警器示值误差测量结果的不确定度评定
符 合上述条件的测量 ， 一般 可直接使用本不确定度 的评定方 法， 对于通用仪器采用一氧化碳为标准气体 。
２ 数 学模 型
ＡＣ ＝ Ｃ— Ｃ
３ ． ３ 被检仪器的分辨力 引入 的不确定 度 ｕ 的评定 由于被检一氧化碳报警 器的最小分辨率为 ０ ． ５ ，其数值 为均 匀分布 ， 包含 因子 ｋ ＝ 、 ／ 丁
３ ． ２ 一氧化碳报警器示值测量误差引入 的标准不确定度 ｕ Ｒ ｌ 的评 定 输入量 Ｕ 。 的标准不确定度主要是所购置 的标 准气体引起 的 不确定度。经 国家计量科学院标物 中心配置的标 准气体经配置合 格并 给出 的 ３ ０ ％￣ Ｊ 量范 围上限值给 出的不确定度 为相对 扩展不 确定度 所 以， 由此引起的相对标准不确定度 ｕ 为
民营 科技 ２ ０ １ ４ 年第７ 期
科技 论坛
一
氧化碳报 警器示值误 差测量结果 的 不确 定度评定
闵 璐 陈 雷 （ 齐 齐哈 尔 市质 量技 术监 督 检 验 检 测 中心 （ 计量所 ） ， 黑 龙 江 齐 齐哈 尔 １ ６ １ ０ ０ ０ ）
摘 要： 主要 对 一 氧 化 碳 报 警 器 示值 误 差测 量 结 果 的 不 确 定度 进 行 评 定 。 关键词 ： 一 氧化 碳 ； 误 差； 报 警 器
：
式 中： Ａ Ｃ 一 浓度示值误差 ； Ｃ 一 检测报警器浓度示 值 ；
ｃ 标准气 体浓度 ；
—
：
０ ． 。 ２ ９ ％
３ 输 入 量 的档 准不 确 定 度 评 定 ３ ． ４ 一氧化碳报警器示值 的标准不确定度 ｕ 和被检仪器 的分辨 ３ ． １ 输入量 ｃ的标准不确定度评定 Ｕ （ Ｃ ） 的评定 率 的不确定度 ｕ 互不相关 ， 标准不确定度采用方和根 方法合成 输入量 ｃ的标准不 确定度主要是 检测报警器 的测量不 重复 Ｕｓ ＝＂ Ｖ￣ Ｕ ２ ｂ ｌ ＋Ｌ ｉ ２ ６ ２＝％／ ００ ０ ５ ２ ＋ ０ ． ２ ９ ２＝ ０ ． ２ ９ ％ｐ ｐ ｍ 引起的 ， 可通 过 连 续 测 量 得 到 的 测 量 列 用 Ａ类 方 法 评 定 。其 中被 ４ 合 成 标 准 不确 定度 评 定
一氧化碳检测报警器测量结果不确定度分析
一氧化碳检测报警器测量结果不确定度评定 1 测量方法（按JJG 915－2008）待被校准的仪器稳定后，依次通入仪器满刻度25%，50%，75%左右的CO 气体标准物质重复3次，分别在连接通气状态下读取仪器的稳定示值，求其算术平均值为C ，按公式分别计算上述3种浓度下仪器的示值相对误差△C ，取其中最大的△C 代表仪器示值误差检定结果。
2 数学模型A ＝100%C Cs R-⨯ 其中：C ——被校仪器3次示值的平均值Cs —－CO 气体标准物质的浓度值R ——仪器的满刻度3 方差及传播系数方差： u c 2(A)= c 2(B)u 2(B)+ c 2(B 0)u 2(B 0)传播系数：c(B)=1 ； c(B 0)=-1。
则： u c 2(A) = u 2(B)+u 2(B 0)4标准不确定度分析及评定4.1 测量重复性估算的标准不确定度分量u A在规程要求的环境条件下，通入标称值为750×10-6mol/mol 的标准一氧化碳气体以10次测量计算其重复性，10次测量的数值分别为762 756 758 760 762 773 772 774 778 775μmol/mol ，由下式计算s =X ×100%由上述结果可知：u A ＝s ＝1.06%4.2 仪器分辨力引起的标准不确定度分量u B1仪器分辨力为1×10-6mol/mol得 u B1＝0.5×10-6100%=0.000029%4.3标准物质证书给出不确定度U ＝2.0%（k ＝2）u B2＝2%/2 =1%4.4 流量计准确度引入的不确定度：证书给出不确定度为U ＝0.32％（k ＝2）u B3＝0.32%/2 =0.16%5合成不确定度c u =6 最后得出仪器示值误差的扩展不确定度 （取k ＝2） U rel = k .·C u=2×1.48%=3.0%。
一氧化碳检测报警器检定规程
5.计量器具的控制
式中：∆e—相对误差、∆´e—绝对误差、
AS—标准气体浓度值、A 三个浓度测试点仪器读数
值的算术平均值。
e
A - AS AS
100%
'e A - AS
对于仪器的使用中检验，首先应确定仪器的报警设定值， 选择浓度约为仪器报警（上限）设定值1.1倍的标准气体及零 点气对仪器进行零点和示值的调整。通入标准气体后记录仪 器的显示值，测量3次，按式（1）或式（2）计算仪器的示 值误差。
5.1.2 检定用设备 5.1.2.1 气体标准物质
空气中一氧化碳气体标准物质（以下简称标准气体），其 扩展不确定度应不大于2.0% （k=2）。 5.1.2.2 零点气 零点气体为高纯氮，纯度不低于99.99%。 5.1.2.3 流量控制器 流量控制器有两个气体流量计组成。 气体流量计量程：（0~1000）mL/min,准确度级别不低 于4级。 5.1.2.4 秒表：分辨率≤0.1s.
标准气体出口
被检仪器
旁通气体放空
5.计量器具的控制
5.3.3 报警设定值和报警功能的检查
仪器开机稳定后，通入浓度约为1.5倍仪器报警器（下限 ）设定值的标准气体，记录仪器的报警（下限）设定值或声 光报警是否正常。
5.3.4 示值误差
对于仪器的首次检定和后续检定。用零点气调整仪器的零 点，一次通入浓度约为1.5倍仪器报警（下限）设定值、 30%测量范围上限值和70%测量范围上限值的标准气体。 记录气体通入后仪器的实际读数。重复测量3次，分别记录仪 器显示值Ai按式（1）和式（2）计算3个浓度测试点的示值 误差。
Azi 及 Asi(i=1,2,3,4). 按式（4）计算零点漂移，取绝对值最大的 zi作为仪器的零点漂移值 Z
一氧化碳检测报警器示值误差的不确定度评定
一氧化碳检测报警器示值误差的不确定度评定作者：栗洋洋来源：《中国化工贸易·下旬刊》2017年第06期1 概述1.1 测量依据JJG915-2008《一氧化碳检测报警器检定规程》1.2 测量环境条件温度：（0～40）℃；相对湿度：≤85%；无影响仪器正常工作的电磁场干扰。
1.3 测量标准一氧化碳气体标准物质，其扩展不确定度不大于2.0%（k=2）。
1.4 测量对象用于检测非矿井作业环境中一氧化碳气体浓度的一氧化碳检测报警器，其测量范围为（0～2000）µmol/mol。
1.5 测量方法用零点气调整仪器的零点后，通入一定浓度的标准气体，记录仪器的实际读数。
重复测量3次，分别记录仪器示值Ai，按公式计算示值误差和，取绝对值最大的作为仪器的示值误差。
2 测量模型×100%式中：——相对误差；——绝对误差；——仪器示值的算术平均值；As——标准气体的浓度值。
3 方差和灵敏系数由于各输入量之间相互独立且不相关，则方差：灵敏系数：以相对误差作为示值误差：以绝对误差作为示值误差：4 标准不确定度的评定4.1 带来的标准不确定度分量的评定主要来源于一氧化碳报检测报警的测量重复性，因此可以通过连续重复测量得到，采用A 类评定方法进行评定。
选取一台一氧化碳检测报警器，在实验条件下，选择约为仪器满量程70%（1392µmol/mol）的标准气体，连续进行10次测量，所得结果为：1390、1390、1393、1391、1392、1390、1394、1393、1392、1394，则=1391.9µmol/mol单次实验标准偏差：1.60µmol/mol根据JJG915-2008《一氧化碳检测报警器检定规程》的要求，在重复性实验条件下连续测量3次，取这3次测量结果的算术平均值作为测量结果，则=0.92µmol/mol依据JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》的规定，数显仪器应该考虑其分辨力引入的不确定度0.29δx，δx为仪器的分辨力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一氧化碳检测报警器示值误差检定结果的测量不确定度评定
1 适用范围
适用于采用气体物质标准对一氧化碳检测报警器进行检定的示值误差测量结果不确定度评定与表达。
2 依据文件
JJG 915—2008 一氧化碳检测报警器检定规程 JJF 1059—2007 测量不确定度评定与表示
CX/19/2002 测量不确定度评定与表示实施细则 3 测量方法和数学模型
一氧化碳检测报警器示值误差用直接测量法进行检定，即输入一氧化碳标准物质直接读出检测仪的示值，根据示值A 与标准值s A 即可得到示值误差检定结果Δe 。
Δe =100⨯-S
S
A A A %
仪器检定测量结果不确定度的评定应该按照检定的实际结果进行，本文以检定规程规定的允许值进行分析评定。
评定结果是合格的检测仪示值误差检定结果测量不确定度的最大值。
在一氧化碳检测报警器的检定中，影响示值测量不确定度的因素有： ⑴ 计量标准器的不确定度， ⑵ 测量方法的不确定度， ⑶ 环境条件的影响， ⑷ 人员操作的影响， ⑸ 被检验仪器的变动性。
由于采用直接测量法进行检定，测量方法的不确定度可以不予考虑；在规程规定的环境条件下进行检定，⑶、⑷等对检定结果的影响可忽略不计，气流稳定性、人员操作的影响和被检定仪器的变动性体现在测量的重复性中。
因此检定结果的不确定度影响因素主要包括检定用标准气体引起的不确定度和测量变动性引起的不确定度。
4 分量标准不确定度
4.1 计量标准器即气体标准物质的定值标准不确定度u 1
一氧化碳气体一級标准物质定值不确定度为1 %，二級标准物质定值不确定度为2 %属正态分布，包含因子k =2。
标准气体的定值不确定度引起的标准不确定度为：
一级标准物质u 1=2
%
1=0.5 % 二级标准物质u 1=2%2=1.0 %
4.2 测量变动性引起的标准不确定度u 2
测量变动性引起的不确定度由规程规定的重复测量的重复性限指标来评估。
规程规定测量的重复性限用6次测量的相对标准偏差(RSD )表示，相对误差由3次测量平均值得到，则测量变动性引起的标准不确定度：
3
2RSD u =
5 合成标准不确定度
c u =6 扩展不确定度
一氧化碳检测报警器示值误差检定是等精度直接测量，其测量结果接近正态
分布，测量结果的扩展不确定度不必计算自由度后用U p 表示。
而直接选择包含因子 k = 2，用 U 表示，而它大体上对应于95 %的置信概率。
U =2×c u
各种一氧化碳检测报警器全部计算结果见下表
表一 一氧化碳检测报警器检定结果标准不确定度、合成标准不确定度和扩展不。